CN105792903B - 高尔夫模拟器及高尔夫模拟方法 - Google Patents

Abstract

公开了高尔夫模拟器及高尔夫模拟方法。高尔夫模拟器包括：光传感器部、图像输入部、移动信息计算部、旋转信息计算部及飞行轨迹计算部。光传感器部利用多个光传感器来检测高尔夫球的移动路径，图像输入部输入高尔夫球的移动图像，移动信息计算部根据由光传感器部获取的信息来计算高尔夫球的移动方向及速度，旋转信息计算部根据输入的图像来计算高尔夫球的旋转量，飞行轨迹计算部利用运动信息及旋转信息来计算高尔夫球的飞行轨迹。根据这样的配置，利用其它的图像输入装置来计算高尔夫球的旋转量，因此不仅准确地测定高尔夫球的速度、方向，还准确地测定高尔夫球的旋转，从而能够模拟更接近于实际的高尔夫球的飞行轨迹。

Description

高尔夫模拟器及高尔夫模拟方法

技术领域

本发明涉及模拟用的系统及方法，更具体地，涉及模拟高尔夫比赛的高尔夫模拟系统及高尔夫模拟方法。

背景技术

最近，与高尔夫的普及一同对于模拟高尔夫(屏幕高尔夫)的人气也正在爆增。模拟高尔夫虽然向高尔夫球手提供对于高尔夫比赛而言更容易的接近性而使得用户迅速增加，但是，由于高尔夫模拟器无法提供与实际完全相同的结果，因此实际情况是也存在对于模拟高尔夫具有否定见解的高尔夫球手。

目前，高尔夫模拟器的传感器系统在地面设置光传感器，通过感测高尔夫球手击打的高尔夫球，测量高尔夫球的速度、方向、发射角信息，并基于这些信息，估计球的飞行轨迹。此时，在其结构方面，由于无法直接测量球的旋转，所以主要通过统计方法来估计其结果。

但是，像这样由于高尔夫球的旋转是通过观察球杆和球速度方向等的相关关系并通过计算或统计方法来被间接测定的，所以出现了在测定旋转中产生大误差的问题。

发明内容

发明要解决的课题

本发明是为了解决上述的现有技术的问题而提出的，目的在于提供高尔夫模拟器及高尔夫模拟方法，通过感测准确度的相对比较，利用光传感器来测定高尔夫球的速度、方向，利用图像传感器来测定高尔夫球的旋转，通过将它们组合，提供更接近于实际的高尔夫球的飞行轨迹。

用于解决课题的方案

为了实现上述目的，本发明的高尔夫模拟器包括光传感器部、图像输入部、移动信息计算部、旋转信息计算部及飞行轨迹计算部。

光传感器部利用多个光传感器来检测高尔夫球的移动路径，图像输入部输入高尔夫球的移动图像，移动信息计算部根据由光传感器部获取的信息来计算高尔夫球的移动方向及速度，旋转信息计算部根据输入的图像来计算高尔夫球的旋转量，飞行轨迹计算部利用计算的运动信息及旋转信息来计算高尔夫球的飞行轨迹。

根据这样的配置，利用其它的图像输入，计算高尔夫球的旋转量，因此不仅准确地测定高尔夫球的速度、方向，还准确地测定高尔夫球的旋转，从而能够模拟更接近于实际的高尔夫球的飞行轨迹。

此外，高尔夫模拟器还可以包括：图像输入开始信号产生部，当光传感器部的检测结果与预先设定的图像输入开始基准相对应时，其产生使得图像输入部开始进行图像输入的图像输入开始信号，其中，此时的预先设定的图像输入开始基准可以是高尔夫球开始移动。根据这样的配置，仅输入计算旋转量所需的图像，因此能够减少不必要的资源及图像分析的麻烦。

此外，高尔夫模拟器还可以包括：图像输入开始基准设定部，其设定预先设定的图像输入开始基准。这样的配置能够根据状况来设定图像输入开始基准，因此能够根据模拟器的设置或运作环境来重新设定成最佳的设定。

此外，光传感器部还检测对高尔夫球进行击打的高尔夫球杆的移动路径，高尔夫模拟器还可以包括：旋转量比较部，其将由旋转信息计算部计算的高尔夫球的旋转量与利用高尔夫球杆的移动路径计算的旋转量进行比较。根据这样的配置，能够避免在根据输入的图像来计算的高尔夫球的旋转量中产生严重的错误的情况。

并且，公开了将上述高尔夫模拟器以方法的方式来体现的高尔夫模拟方法。

发明效果

根据本发明，利用其它的图像输入，计算与光传感器相比相对准确的高尔夫球的旋转量，通过将其与光传感器所测定的数据组合，从而不仅能够准确地测定高尔夫球的速度、方向，还能够准确地测定高尔夫球的旋转，因此能够模拟更接近于实际的高尔夫球的飞行轨迹。

此外，仅输入计算旋转量所需的图像，因此能够减少不必要的资源及图像分析的麻烦。

此外，能够根据模拟器的设置或运作环境来设定最佳的运作环境。

此外，能够避免在根据输入的图像计算的高尔夫球的旋转量中产生严重的错误的情况。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的高尔夫模拟器的示意性框图。

图2是示出了图1的高尔夫模拟器的配置的使用状态的图。

图3是设置有图1的高尔夫模拟器的展示棚的俯视图。

图4是高尔夫球杆平面轨迹测定原理图。

图5是高尔夫球发射角及空间速度测定原理图。

图6是相机传感器和光传感器的相互工作示意图。

图7是用于执行本发明的高尔夫模拟方法的示意性流程图。

具体实施方式

接下来，参照附图对本发明的优选的实施例进行说明。

图1是根据本发明的一个实施例的高尔夫模拟器的示意性框图。

在图1中，高尔夫模拟器100包括光传感器部110、图像输入部120、移动信息计算部130、旋转信息计算部140、飞行轨迹计算部150、图像输入开始信号产生部160、图像输入开始基准设定部170及旋转量比较部180。

在图1中，高尔夫模拟器100的各构成要素虽然可以仅用硬件来体现，但是也可以用与硬件一同工作的软件来体现。

光传感器部110利用多个光传感器来检测高尔夫球的移动路径。此时，光传感器部110不仅可以检测高尔夫球的移动路径，还可以检测对高尔夫球进行击打的高尔夫球杆的移动路径。

图2是示出了图1的高尔夫模拟器的配置的使用状态的图，图3是设置有图1的高尔夫模拟器的展示棚的俯视图。

在图2及图3中，示出了高尔夫模拟器的传感器测量系统的结构。图2示出了光传感器和相机传感器的配置和名称，图3示出了包括设置的展示棚的传感器配置和光源配置。

如图2及图3所示，传感器的配置由设置在地面的下降传感器(down sensor)、撞击传感器(impact sensor)、跟踪传感器(follow sensor)、末尾传感器(last sensor)构成。

设置在地面的下降传感器和撞击传感器作为红外线光传感器通过设置于天花板或展示棚上部的卤素光源来进行工作，与跟踪传感器和末尾传感器相对地，在天花板或展示棚上部分别设置有激光投影机，跟踪传感器和末尾传感器通过激光投影机的光源照射来进行工作。

因此，高尔夫模拟中的光传感器110总共形成4个光幕。这样在利用光传感器和光源形成了光幕的状态下，当高尔夫球手击打高尔夫球时，对光传感器进行采样，利用该光传感器高速测定球杆和高尔夫球经过各光幕并产生的影子。

图像输入部120输入高尔夫球的移动图像。

现有技术的高尔夫模拟器的传感器系统中没有图2及图3中位于上部的旋转相机传感器120，而在地面仅设置光传感器110，通过感测高尔夫球手击打的高尔夫球而测定高尔夫球的速度、方向(空间向量)、旋转。可是，在这样的配置中，虽然可以准确地提取飞行的高尔夫球的空间向量(方向、速度)，但是在测量方式的结构方面，限制了测定旋转。

因此，为了测定旋转，通过观察球杆和球速度方向等的相关关系并通过间接计算或统计方法来计算了高尔夫球的旋转，但是在根据这样方式的旋转测定中，出现了产生大误差的问题。

在本发明中为了解决这样的现有技术的问题，如图2及图3所示，关于高尔夫球的旋转要素，提供了通过设置于上部的旋转相机120，获取飞行中的高尔夫球的图像，由此直接测量旋转的方法。

移动信息计算部130根据由光传感器110获取的信息来计算高尔夫球的移动方向及速度。

图4是高尔夫球杆平面轨迹测定原理图。在图4中，示出了球杆的轨迹的测定原理和根据轨迹来求出高尔夫球的切线向量和撞击角的原理。

如图4所示，包括下降、撞击、跟踪、末尾传感器的地面传感器110和与这些传感器相对的光源在空间上它们位置是固定的，因此，由于这些传感器在空间上的位置是已知的，所以可以计算利用各传感器在空间上构建的平面。

由此，能够测量当球杆经过各传感器平面时由各传感器测定的球杆的位置坐标。利用这样测定的位置坐标的3个点或4个点，并且通过最小二程插值法，导出球杆移动轨迹，由于固定的高尔夫球的位置坐标是已知的，所以将高尔夫球的位置坐标值代入到导出的球杆轨迹，就可以导出在高尔夫球所位于的点的切线的方程式。

从该切线的方程式，能够计算球杆击打高尔夫球的撞击角。另外，利用球杆经过各传感器时的移动距离和移动时间，求出球杆的速度。

图5是高尔夫球发射角及空间速度测定原理图。在图5中，示出了求出高尔夫球手击打高尔夫球时飞行的高尔夫球的空间速度向量的原理。

如图5所示，跟踪传感器光源和末尾传感器光源以及与其相对的跟踪传感器和末尾传感器在空间上它们位置是固定的，因此，由于它们的位置坐标是已知的，所以可以求出由利用各光源和地面传感器构建的光幕所形成的平面的方程式。

另外，由于高尔夫球的尺寸是已知的，所以测定高尔夫球经过利用各传感器的光幕时产生的影子的中心点，就可以求出高尔夫球经过各传感器平面的空间坐标。连接这样求出的各空间坐标的点，就可以求出高尔夫球在空间上的飞行向量。

另外，对于高尔夫球的速度值，根据由各传感器平面计算的高尔夫球的空间位置坐标来计算移动距离，利用经过各点的时间差，求出空间速度值即可。这样求出的高尔夫球的速度向量包含高尔夫球的发射角、方向角、速度的全部。

旋转信息计算部140根据输入的图像来计算高尔夫球的旋转量。

近年来，随着电脑及相机技术的进步，相机价格逐渐下降，性能逐渐改善，由此，应用图像分析技术，将由相机获得的图像要用于球的信息提取的尝试正逐渐变得容易。

但是，相机传感器虽然具有可同时获得球的速度或方向及旋转的优点，以及可测定其它传感器无法获得的旋转的最大优点，但是由于需在室内使用的环境因素，所以具有其图像分析的准确度降低、在分析中含大量的误差的缺点。进而，在球的速度和方向方面，与光传感器相比，准确度和分辨能力大幅降低。

由此，在本发明中，通过光传感器系统来计算高尔夫球的速度和方向(空间向量)，对于高尔夫球的旋转要素，通过设置于上部的旋转相机来获取飞行中的高尔夫球的图像，由此直接测量旋转。

飞行轨迹计算部150利用算出的运动信息及旋转信息来计算高尔夫球的飞行轨迹。根据这样的配置，利用其它图像输入装置来计算高尔夫球的旋转量，因此不仅能准确地测定高尔夫球的速度、方向，还能准确地测定高尔夫球的旋转，从而能够模拟更接近于实际的高尔夫球的飞行轨迹。

当光传感器部110的检测结果与预先设定的图像输入开始基准相对应时，图像输入开始信号产生部160产生使得图像输入部120开始进行图像输入的图像输入开始信号。

此时，设定的图像输入开始基准可以是高尔夫球开始移动。根据这样的配置，仅输入计算旋转量所需的图像，因此能够减少不必要的资源及图像分析的麻烦。

图像输入开始基准设定部170设定预先设定的图像输入开始基准。这样的配置能够根据状况来设定图像输入开始基准，因此能够根据模拟器的设置或运作环境来重新设定成最佳的设定。

旋转量比较部180将由旋转信息计算部140计算的高尔夫球的旋转量与利用高尔夫球杆的移动路径计算的旋转量进行比较。根据这样的配置，能够避免在根据输入的图像计算的高尔夫球的旋转量中产生严重的错误的情况。

图6是相机传感器和光传感器的相互工作示意图。在图6中，以信号的概念示出了旋转相机传感器和光传感器的相互工作。如图6所示，高尔夫球手击打高尔夫球时，球杆依次经过下降、撞击、跟踪、末尾传感器的光幕。另外，高尔夫球依次经过撞击、跟踪、末尾传感器。

此时，控制模块能够感应到某物体(球杆或高尔夫球)经过了各光幕，利用这样感应到的信号，控制模块对旋转相机产生触发信号(图像获取信号)而使相机传感器进行工作。

此时，对旋转相机传感器产生触发的时刻，是在经过下降、撞击、跟踪、末尾各传感器的时刻由软件选择性地选择触发产生时刻的传感器而产生的。由此，高尔夫球能够在旋转相机的测定范围内被感测(获取图像)。

通过对由这样工作的结果获得的相机的图像进行分析，导出旋转量，通过将由光传感器获得的空间向量(发射角、方向角、速度)和由相机获得的旋转量(后旋、侧旋)组合，在3D假象空间上求出高尔夫球的飞行轨迹。

图7是用于执行本发明的高尔夫模拟方法的示意性流程图。

图7示出了将相机传感器和光传感器的相互连接工作模块化(blocking)的流程图。由于在空间上的设置及测量的顺序方面，光传感器先开始进行工作，球开始移动之后，获取相机图像，所以使用如下结构，即，使用光传感器对相机传感器进行事件控制的方式，当光传感器正常测量到球时获取相机传感器的旋转信息。

在图7中可确认，本发明通过将光传感器和图像传感器分别测定的数据组合，能够向模拟高尔夫用户提供更接近于现实的高尔夫球的飞行轨迹。

为此，经过如下过程，即，当光传感器开始测量时，使图像传感器(相机)准备工作，当光传感器感应到击球(shot)时，图像传感器开始进行图像获取，当光传感器识别到正常挥杆(swing)时，向高尔夫球手提供将由光传感器检测到的数据与由图像传感器检测到的数据组合而计算的结果。

按照上述方式，利用不同种类的多个传感器，不仅进行测量数据的组合，还执行对多个传感器的工作的控制，因此不仅能够向高尔夫球手提供更接近于实际的高尔夫环境，还能够更高效地执行高尔夫模拟系统的工作，并且能够容易识别传感器的异常工作，因此能够大幅减少高尔夫模拟系统管理者的管理负担。

虽然根据一部分优选的实施例说明了本发明，但是本发明的范围并不限定于此，其还可以涉及到专利权利要求范围所支持的上述实施例的变形或改良。

Claims (8)

1.一种高尔夫模拟器，其特征在于，包括：

光传感器部，其利用多个光传感器来检测高尔夫球的移动路径；

图像输入部，其输入所述高尔夫球的移动图像；

移动信息计算部，其根据由所述光传感器部获取的信息来计算高尔夫球的方向及速度；

旋转信息计算部，其根据输入的所述图像来计算所述高尔夫球的旋转量；以及

飞行轨迹计算部，其利用所述移动信息及旋转信息来计算所述高尔夫球的飞行轨迹，

其中，所述光传感器部还检测对所述高尔夫球进行击打的高尔夫球杆的移动路径，

所述高尔夫模拟器还包括：旋转量比较部，其将由所述旋转信息计算部计算的高尔夫球的旋转量与利用所述高尔夫球杆的移动路径计算的旋转量进行比较，以避免在根据输入的图像来计算的高尔夫球的旋转量中产生严重的错误的情况。

2.如权利要求1所述的高尔夫模拟器，其特征在于，还包括：

图像输入开始信号产生部，当所述光传感器部的检测结果与预先设定的图像输入开始基准相对应时，所述图像输入开始信号产生部产生使得所述图像输入部开始进行图像输入的图像输入开始信号。

3.如权利要求2所述的高尔夫模拟器，其特征在于，

所述预先设定的图像输入开始基准是所述高尔夫球开始移动。

4.如权利要求2所述的高尔夫模拟器，其特征在于，还包括：

图像输入开始基准设定部，其设定所述预先设定的图像输入开始基准。

5.一种高尔夫模拟方法，其特征在于，由高尔夫模拟器执行以下步骤，包括：

利用多个光传感器来检测高尔夫球的移动路径的高尔夫球移动路径检测步骤；

输入所述高尔夫球的移动图像的图像输入步骤；

根据由所述光传感器部获取的信息来计算高尔夫球的方向及速度的移动信息计算步骤；

根据输入的所述图像来计算所述高尔夫球的旋转量的旋转信息计算步骤；以及

利用所述移动信息及旋转信息来计算所述高尔夫球的飞行轨迹的飞行轨迹计算步骤，

其中，所述多个光传感器还检测对所述高尔夫球进行击打的高尔夫球杆的移动路径，

所述高尔夫模拟方法还包括：将在所述旋转信息计算步骤中计算的高尔夫球的旋转量与利用所述高尔夫球杆的移动路径计算的旋转量进行比较的旋转量比较步骤，以避免在根据输入的图像来计算的高尔夫球的旋转量中产生严重的错误的情况。

6.如权利要求5所述的高尔夫模拟方法，其特征在于，还包括：

当所述多个光传感器的检测结果与预先设定的图像输入开始基准相对应时，产生使得所述图像输入部开始进行图像输入的图像输入开始信号的图像输入开始信号产生步骤。

7.如权利要求6所述的高尔夫模拟方法，其特征在于，

所述预先设定的图像输入开始基准是所述高尔夫球开始移动。

8.如权利要求6所述的高尔夫模拟方法，其特征在于，还包括：

设定所述预先设定的图像输入开始基准的图像输入开始基准设定步骤。